КАК ИЗМЕРИТЬ ВНУТРЕННИЕ СИЛЫ
|
В |
Нутренние силы — неизменные спутники всякой деформации, вызванной воздействием внешних сил на твёрдое тело.
Мы уже знаем, что внутренние силы — это силы взаимодействия между атомами материала. Как измерить эти силы? Неужели придётся вычислять или измерять силы взаимодействия каждого атома с его многочисленными соседями?
Нет. Определить величину внутренних сил нам помогут знание основных законов механики и результаты простых опытов, часть которых читатель без труда может проделать сам.
Решим одну из простейших задач по определению внутренних сил. Подобные задачи часто встречаются в инженерной практике. Почти на каждой многоэтажной стройке можно увидеть башенные краны, поднимающие на высоту нескольких этажей контейнеры с кирпичом, балки и плиты перекрытий и другие грузы. Вот на опущенный почти до земли крюк крана надета петля, охватывающая железобетонную плиту весом в 2 тонны. Взмах флажка — и груз, повиснув на стальных канатах, плавно поднимается вверх. Вес плиты растягивает, деформирует канаты.
Нетрудно измерить внутренние силы к капаiах, разрезав их поперёк и соедлнив отсеченные части посредством динамометров (рис. 3). Стрелка днпамомсфа укажет величину внутренней силы в месте ра ф<-ш каната. Но разрезать канат не обязательно, мы можем oi рапнчнться тем, что рассечём ею мысленно. Теперь воспользуемся одним из основных законов механики, которым гласит, что силы, действующие па тело, пахочяпн < си и покое или в Равномерном поступательном движении, находятся в равновесии. Применим этот закон к топ част каната, которая лежит ниже сечения.
Плита оттягивает канат с силон 2 тонны, Эта сила уравновешивается внутренними силами и правой и левой ветвях каната. Легко сообразить, что внутренние силы в правой и левой ветвях каната одинаковы: в прошипим случае канат начал бы скользить в блоке крюка. Следовательно, в каждой ветви каната существует внутренняя сила, равная половине веса плиты, т. е. 1000 кг, и направленная вверх.
Используя закон равновесия сил, можно определить внутренние силы в различных частях машин или
|
Рис. 3. При подъёме груза весом 2000 кг в поперечных сечениях каждой ветви каната возникает внутренняя сила в 1000 кг. |
Сооружений, подвергающихся самым разнообразным нагрузкам.
Описанный способ прост, но он не всегда оказывается достаточным. Наука о прочности — сопротивление материалов — даёт в руки инженеров ряд других способов решения, о которых в силу их сложности мы здесь рассказывать не будем.
' Определив величину внутренних сил, надо ещё установить, не окажутся ли они разрушительными для материала. Без этого нет уверенности в надёжности машины или сооружения.
О
